談巖溶地段橋梁樁基施工及事故預防

談巖溶地段橋梁樁基施工及事故預防在橋梁樁基礎施工中，遇到溶洞的情況并不少見。作為隱蔽工程，給施工帶來了很大難度，如果施工方法不當，操作程序不正確，問題處理不及時往往會造成掉鉆、卡錘、偏孔、漏漿、斷樁、塌孔、擴徑等事故發(fā)生，甚至后期威脅橋梁運營安全。因此為了工程質(zhì)量和施工安全有必要對巖溶地質(zhì)條件下樁基成孔技術(shù)進行研究探討，以不斷總結(jié)施工經(jīng)驗，改進施工方法，完善施工技術(shù)，提高工程質(zhì)量，確保施工安全，保證施工工期，提高經(jīng)濟效益。對巖溶地段樁基施工進行研究具有重大意義。1．工程概況xx高速公路某合同段位于xx省xx市xx縣境內(nèi)，起止樁號K30+800-K43+000,全長12.2Km，設計為雙向六車道高速公路，共設6座橋，單向全長共計788m，全部為樁基礎，其中Φ1.0m樁基880.5m/60根、Φ1.3m樁基873.5m/44根、Φ1.4m樁基2249m/94根、Φ1.5m樁基1230m/32根。本文以古洋水中橋為例進行說明，在施工中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)資料與實際不符，樁位區(qū)存有大量溶洞，因此我們決定按樁基溶洞處理采取相應措施。2.地質(zhì)條件據(jù)鉆孔揭露，地表層為第四系填筑土層，主要由粘、粉粒及碎石等組成，土質(zhì)疏松，厚度1.00～6.80m，平均1.85m。下伏第四系沖洪積層，按土的顆粒大小，劃分為2個亞層，分別為卵石土及碎石土。鉆孔揭露深度范圍內(nèi)的白系基巖為灰質(zhì)礫巖，均為弱風化巖，層頂埋厚3.1～40.0m，為淺灰、灰紫色，巖芯較完整，呈柱狀。局部溶蝕現(xiàn)象明顯。在巖性、地貌、構(gòu)造及動力水等共同組合作用下，巖溶發(fā)育。溶洞多呈串珠狀，洞高0.3～16.1m，最多一孔揭露8個溶洞，類型主要以有填充物溶洞為主，其充填物多為軟塑狀態(tài)，以粘土為主，含少量碎石成分，具有強度低、壓縮性高、自持力弱等特點。在沖孔過程中較易出現(xiàn)漏漿、地面塌陷等事故，給施工增加了難度。本橋最大溶洞為該橋左1-1樁，主洞高16.1m，其上方還有一溶洞，洞高4.5m。其他溶洞高度在0.3～7.0m之間。3.施工工藝及注意事項3.1施工工藝施工中要采取先易后難的策略，分期分批地組織施工，從中積累經(jīng)驗。以便在比較復雜的溶洞區(qū)樁基加以改進并完善施工方法。施工中要遵循“堵洞護壁，重錘輕擊”的原則，首先要逐樁進行地質(zhì)勘察充分查明溶洞分布及規(guī)模并且制定相應的施工方案后，即可進行樁基施工。成孔過程中，應密切關(guān)注地質(zhì)變化，并根據(jù)實際地質(zhì)情況，科學合理地調(diào)整施工方案。針對本橋，我們采取的溶洞處理工藝是：1)樁基處于單層或?qū)訑?shù)不多的溶洞區(qū)，洞高較小，洞內(nèi)有填充物和無填充物等情況時，為降低成本，采用常規(guī)方法即用5t沖擊錘沖孔，循環(huán)泥漿將沖渣帶出，平衡地層壓力，保護孔壁防止坍塌，鉆孔深度達到溶洞頂部時密切注視泥漿突然下降情況，根據(jù)泥漿下落高度和補給泥漿的體積估算溶洞體積，以供灌注水下混凝土計算體積時參考，待泥漿回升至護筒口形成循環(huán)流動后繼續(xù)沖孔，穿過溶洞，達到樁基嵌巖深度。經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗后下鋼筋籠，清孔并灌注水下混凝土。2)若洞高較大的樁基，且洞內(nèi)無填充物，沖孔時沖到溶洞頂部，泥漿突然下降很大，補給泥漿不能回升，也不能保持循環(huán)流動，此時需要將準備好的粘土、袋裝水泥、碎石、砂礫或片石等混合物拋入樁孔內(nèi)。再埋置鋼筒，重新開鉆。如果漏漿，則復打內(nèi)護筒，拋填適量片石、粘土，用沖錘小沖程加密沖擊，封堵筒腳，達到堵漏的目的。3)若樁基處在多層溶洞，洞高很大，例如左1-1樁，洞內(nèi)有填充物，但各層洞內(nèi)填充物不同，或無填充物及半填充的情況，基巖上層土質(zhì)松軟孔壁易崩塌，甚至洞內(nèi)在相鄰樁位形成串珠狀的情況，采取鋼護筒的方案。沖孔時先將溶洞頂部沖掉再將溶洞底沖平整，在溶洞底的孔徑四周回填大約1m高粘土，再放入護筒，護筒插入粘土層內(nèi)，使其不漏漿，護筒安放要求垂直。在護筒內(nèi)灌入泥漿繼續(xù)沖孔，沖至嵌巖深度和設計樁底標高。再澆注水下混凝土。由于地質(zhì)情況較為復雜,且多數(shù)又不可預料。施工中在采用上述施工常用的處理方法的基礎上,可采用鋼護筒跟進、灌注水下混凝土封堵等,具體應根據(jù)實際情況靈活處理。3.2注意事項根據(jù)地質(zhì)鉆探揭示溶洞地質(zhì)情況和規(guī)律，擬定以下施工注意事項：1)，施工前要采取安全防患措施，做好充足的物質(zhì)準備，如泥漿、造漿黃泥及填堵材料（粘土、稻草、片石、碎石），以備能在出現(xiàn)溶洞時及時回填處理。鉆孔設備應盡量放在鋼架網(wǎng)上施工，這樣遇到塌孔時，沖孔設備可被鋼網(wǎng)托于地面，避免損失。2)盡量做到對每根樁進行超前鉆探，并詳細記錄地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，畫圖列表(此可委托勘察單位來執(zhí)行)，為制定相應施工方案提供詳實依據(jù)。亡3析)改根據(jù)地質(zhì)喇鉆探資料差和填充物幻情況，對辜每根樁做武出相應的春溶洞處理餅方案，成進孔方法及炊施工措施缸；阿4駛)價遇到大溶困洞時，必殊須請監(jiān)理唐工程師和哨設計單位將核查，明套確處理方五案．并報鑰監(jiān)理批準悅后方可實襲施。訪5疏)術(shù)施工中，滅一定要做桌好沖擊鉆尚成孔記錄萍表。窮4鬼.皆樁基溶洞弓事故原因瘡及預防措繩施澤4.賠1未姑卡錘、掉輕鉆巧4.1.腎1承破原因分析畜一方面，決由于巖面嗚傾斜，溶塵溝、溶槽南擠鉆，而彩鉆頭轉(zhuǎn)向甚裝置不靈?；町a(chǎn)生梅限花孔而卡健鉆。另一壓方面，對田地質(zhì)構(gòu)造兇判斷失誤竹，也易造意成卡鉆。射在處理卡服鉆時，易職出現(xiàn)鋼絲關(guān)繩被拉斷扎或鉆頭擠霞死而形成蒙掉鉆。氏4.1.尿2差鄉(xiāng)預防措施瘦根據(jù)地質(zhì)顫情況，在產(chǎn)鉆孔過程東中要經(jīng)常胃檢查鉆具坦、鋼絲繩穴及鉆頭直分徑磨損程扯度。在鉆效頭上焊上辭角鋼穿鋼信絲繩、引熟套等處理赤卡鉆效果籌較好。一立旦發(fā)生卡冶鉆、掉鉆達。可以利培用鋼絲繩具或引套將曬鉆頭輕輕干提出，不屢宜強提。任或者可用話小錘沖擊建或用沖、蓬吸的方法息將鉆錘周劃圍的鉆渣鋪松動后再伍提出。當毀鉆至溶洞風頂板巖層造時，要及香時檢測剩拿余厚度，槽做到拋了巾又沖，沖振了又拋，游不斷循環(huán)雄，以低沖換程，慢進多尺進行?？?.2盲鼓偏孔漢4黨．棵2勇．出1槍訴原因分析宣因溶溝、跡溶槽巖面他傾斜，頂?shù)A板厚度不庭均勻，加工上有孤石既等的影響閱，易出現(xiàn)系偏孔現(xiàn)象剪．糾正偏緩孔是該類悉地段進行織鉆孔施工歲中最頻繁奏出現(xiàn)的施贊工內(nèi)容，負甚至貫穿紅于整個施邪工過程。騙4.2.辯2碼縮預防措施謝鉆孔時每性進尺墓12m落便自檢套1陸次螞,杜如發(fā)現(xiàn)鉆寫桿傾賢斜優(yōu),緒發(fā)生偏孔浴時助,氣則提出鉆習頭。拋入液片石巖面葛找平后，溉以小沖程緩沖擊，一運般便可糾涌正。如反財復拋填仍蘋難以糾偏肯或孔位巖爪面傾斜度兆較大，又談或一半巖節(jié)、一半土仁時，則清幫孔后用混C25府等級水下知砼灌注織1撥～糠2慧m寒，待達到隔70影％強度后漸，再重新扒鉆進。每4.3朱畝斷樁嫂4.3.天1陡田原因分析宅1)懷在巖溶地燕段由于溶陰洞相互連書通，灌注勺時難以測討出灌注的洽砼數(shù)量，注使水下混柴凝土流失燒無法估量鐮，此時容濫易造成斷供樁。是2)起灌注的混繭凝土配合感比不合理安或石子的惰級配不合腐理造成離田析、板結(jié)核將導管阻衰塞而出現(xiàn)鏟斷樁。梯3)桶灌注水下敢混凝土時狹往往由于趨機具、材謀料準備不齡完善而造安成斷樁。耀如砼拌和迅機輸送設梅備出現(xiàn)故蓮障而無備梳用，又如敲導管接頭策密封不嚴割等原因。像4)惡拆卸導管爛不及時和災埋管較深版。度4.3.艷2浴擴預防措施隸1挪)劍要分工明悟確，記錄關(guān)及時，保倚證混凝土露施工的連展續(xù)性。碰2囑)揀測量混凝冬土面的上蹄升速度，寸若上升緩制慢必是流線失。要保泳證埋管深恩度，減少斃對下部混彈凝土的擾冰動。牌3此)兩混凝土要拌有合理的卡級配。桐4.4贏裳擴徑、塌捉孔妖鉆孔施工敗中出現(xiàn)裂濁隙漏漿，稅難以形成恐設計樁位梅的圓孔，縫造成擴徑亦或塌孔，知嚴重時導伐致鉆機傾籠倒。市4.4.霸1直態(tài)原因分析夫樁基施工紐中經(jīng)常出首現(xiàn)塌孔等緒問題，但臘在巖溶地萌段這種現(xiàn)談象尤為明波顯。因為蛋巖層表面唱的溶溝、塌溶槽與溶乏洞相互串匠通，通過招透水性強添的砂礫層帝、卵石層消與地下水震相連接，蠶鉆孔中泥華漿密度較降大，孔內(nèi)懇水壓大于施暗流水壓杜造成底部豆泥漿流失幫，上部孔仆壁坍落。烈當鉆頭擊駐穿無填充迷物或少量腐填充物溶竄洞頂板時僅，孔底泥金漿瞬間流陶入溶洞內(nèi)較，孔內(nèi)水遞頭急劇下賊降，孔內(nèi)柜泥漿壓力木減小，外摔部地下水挨滲透水壓伙過高而產(chǎn)想生動壓力僵，引起孔乎壁坍塌。組4.4.菌2堤導預防措施樸1)震要求司鉆爸人員對照柱地質(zhì)鉆探驚資料檢查剛孔內(nèi)水頭適高度、泥臥漿稠度和餡孔外水位勤變化，及讀時取蝶碴分析，蓋發(fā)現(xiàn)異常截，及時處葡理。擱與普通的鞋鉆孔樁所通用的泥漿咸相比，巖放溶地段所銹需的泥漿城質(zhì)量和密杠度要高，酷其技術(shù)指伸標為：密徹度為刮1老.宅2豎0乖～寸1氧.暖4施0暗；粘飼度桿≮燒20違s晨；膠體映率積≥肯95蜘％夫；堤p塊H瞧值爆>呀6.妻5肆。易當現(xiàn)場缺需少優(yōu)質(zhì)粘裙土時，可西在泥漿中不摻人適量受的水泥、鳳鋸錢末箏,遙以提高泥勺漿的膠體麥率和懸浮瞇能力。湯2)偷將片石、樓粘土及水青泥混合物傘，視漏漿俯程度反復辛拋填，沖餐擊一次應滲拋填附1被～雜3m刑，直到不與漏為止。繩當漏漿太俊快散填難擺以達到目樓的時，應鎖采用集中欺拋填將粘衡土、水泥嫂成袋回填庭，片石集旦中填入，蓄要求短時桐、集中。印具體地講銷，可分為衫兩種情況繩：債第一種情提況溶洞洞于體小、充明填物多為壩不穩(wěn)定土家層時，應跌回填片石抄以低沖程扁反復沖砸性，使孔底竟出現(xiàn)一個疲平臺，再雹轉(zhuǎn)入正常采沖擊，通得過溶洞進符入充填地罪段時，采鐘用泥漿護稍壁，使用朽優(yōu)質(zhì)泥漿逃保持洞內(nèi)虜水頭高度富，適時向顏孔內(nèi)投入負泥塊和袋副裝粘土及租少量片石錯，采用低象沖程將填荷充物擠入烤洞內(nèi)及裂繪隙內(nèi)以加喪固孔壁防隸止漏漿或勵塌孔。灑第二種情殊況：對于郵洞體較大君、填充物葬為流塑狀沈態(tài)時，采己用孔口下釣3懸～孤4m鹿的鋼護筒丙，四周加摩固，以穩(wěn)傲定孔咱口橡,號孔內(nèi)選用怨優(yōu)質(zhì)粘土貝造漿，保楊持孔內(nèi)水脾位高度，盛在即將沖除到溶洞地擺層時，投版入片石、仗泥塊、粘恒土，以低島沖程沖擊的，同時觀破測孔內(nèi)泥易漿的沉降箭，孔旁備取料待填，涂必要時加禮入袋裝水飲泥以加快夸固結(jié)，防屈止漏漿塌滴孔，如此礎反嘗復拾,隸直到控制申住為止。蒜4.5桂只漏水、漏由漿流當沖透溶荒洞時，注回意保持孔粗內(nèi)泥漿面合水頭。如囑發(fā)現(xiàn)泥漿鉆面下降，平立即提出紋沖錘，向聽孔內(nèi)補漿體或加水。凡漏漿嚴重簡時，采用敲片石加粘芽土、水泥估回填，再探?jīng)_擊開孔宋，或采用掌鋼護筒法并。采用鋼棗護筒方案孤發(fā)生漏漿架情況，則辰復打比上俯層護筒直得徑小的鋼總護筒，拋騎適量片石夜、粘土，撇用沖錘密儲擊封堵鋼察護筒腳，悶以達到堵弄漏目的。嘆在灌注水罪下混凝土姥時．可能振會出現(xiàn)混丟凝土的壓拖力把已形曬成的護壁振破壞，混排凝土漿漏角入溶洞的拍情況。因穩(wěn)此，我們國在施工中猴，溶洞頂夜板沖透并堅在洞內(nèi)形蛙成封閉護刊壁后，再踏拋填粘土些、片石、減水泥等混董合料，并淘超過溶洞避頂板高度慈，再進行餐復打。重難新沖擊形訂成強度更嚼好、厚度宣更大、穩(wěn)誰定性更好暗的護壁。殃4.6插汁沖孔速度姑在沖孔過鵲程中，沖店擊錘采取姥重錘輕擊豬，進尺控句制在垃80奇～僚100伏cm冠/幼h靠，提鉆高亮度控制在雖50佛～粱80中c崗m惡左狼右證,帳